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JQ-3 全息照相實(shí)驗(yàn)臺(tái)

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全息照相實(shí)驗(yàn)臺(tái)

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長(zhǎng)春市長(zhǎng)城教學(xué)儀器有限公司,坐落在中國(guó)光學(xué)硅谷“北國(guó)春城”—長(zhǎng)春,是中國(guó)教育裝備行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員、吉林省教育裝備行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員,也是中國(guó)教學(xué)儀器專業(yè)制造廠家之一。2020年長(zhǎng)春市長(zhǎng)城教學(xué)儀器有限公司喜獲佳音,憑借專業(yè)的研發(fā)隊(duì)伍,雄厚的技術(shù)實(shí)力,持續(xù)的創(chuàng)新能力,科學(xué)的企業(yè)管理,被認(rèn)定為高新技術(shù)企業(yè)!

公司主要涉及光學(xué)儀器、物理儀器、演示儀器、全國(guó)中學(xué)生物理奧林匹克競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)儀器以及重點(diǎn)中學(xué)先修大學(xué)課程實(shí)驗(yàn)儀器共計(jì)500余種。

公司申報(bào)的國(guó)家zhuangli產(chǎn)品大型光學(xué)綜合設(shè)計(jì)性拓展性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、數(shù)顯楊氏模量測(cè)定儀等三十余項(xiàng)產(chǎn)品獲批準(zhǔn),其中力電光綜合實(shí)驗(yàn)儀獲得國(guó)家發(fā)明zhuangli,同各高校老師共同研制的流水式核磁共振實(shí)驗(yàn)儀等十余種產(chǎn)品相繼在全國(guó)高校物理實(shí)驗(yàn)儀器評(píng)比中獲得榮譽(yù)項(xiàng)一等獎(jiǎng)、項(xiàng)二等獎(jiǎng)、項(xiàng)三等獎(jiǎng)),其中流水式核磁共振實(shí)驗(yàn)儀更是被中科院計(jì)量院認(rèn)購(gòu),并評(píng)選2020年中國(guó)高等教育博覽會(huì)“校企合作 雙百計(jì)劃”典型案例。

我公司與校企合作,共同研制的力電光綜合實(shí)驗(yàn)儀已獲得國(guó)家發(fā)明zhuangli,現(xiàn)銷量已面向全國(guó),主要用戶有:上海復(fù)旦大學(xué)、吉林大學(xué)、北京石油大學(xué)、天津科技大學(xué)、華南師范大學(xué)、延邊大學(xué)、吉林建筑大學(xué)、長(zhǎng)春理工大學(xué)、四平師范大學(xué)、長(zhǎng)春師范大學(xué)、吉林工程師范技術(shù)學(xué)院、邢臺(tái)學(xué)院等學(xué)校。

我公司自主研發(fā)的大型光學(xué)綜合設(shè)計(jì)性拓展性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已獲國(guó)家zhuangli,現(xiàn)銷量已面向全國(guó),主要用戶有:南開(kāi)大學(xué)、天津科技大學(xué)、吉林大學(xué)、大連工業(yè)大學(xué)、北方工業(yè)大學(xué)、承德醫(yī)學(xué)院等學(xué)校。

我公司自主研發(fā)的聲速測(cè)量?jī)x、一種數(shù)顯楊氏模量測(cè)定儀、一種高溫超導(dǎo)體電阻轉(zhuǎn)變溫度測(cè)量?jī)x、一種永磁塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀、普朗克常數(shù)測(cè)定儀、超聲光柵實(shí)驗(yàn)儀、比累對(duì)切透鏡試驗(yàn)儀、磁光調(diào)制試驗(yàn)儀 (法拉第效應(yīng)試驗(yàn)儀)、軟磁材料特性實(shí)驗(yàn)儀、分光計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置已獲國(guó)家zhuanli,現(xiàn)銷量已面向全國(guó),主要用戶有:吉林大學(xué)、天津科技大學(xué)、電子科技大學(xué)、大連工業(yè)大學(xué)、塔里木大學(xué)、成都理工大學(xué)、南昌大學(xué)、贛州師范學(xué)院、重慶三峽學(xué)院、桂林航天工業(yè)學(xué)院、深圳職業(yè)學(xué)院、齊魯醫(yī)學(xué)院等學(xué)校。

長(zhǎng)春長(zhǎng)城銷售網(wǎng)絡(luò)面向全國(guó)并且出口,在國(guó)內(nèi)政府招標(biāo)及院校采購(gòu)中多次中標(biāo),已服務(wù)上百所院校,攜助清華大學(xué)、吉林大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)等八十多所院校組建物理演示展室,幫助吉林大學(xué)附中、東北師大附中、雅禮中學(xué)、黃岡中學(xué)、成都七中等全國(guó)五十多所重點(diǎn)學(xué)?;I建物理奧賽實(shí)驗(yàn)室。


力電光、分光計(jì) 邁克爾遜干涉儀 讀數(shù)顯微鏡、奧賽儀器、 幾何光學(xué)系列 光學(xué)元件 物理演示儀、全息照相實(shí)驗(yàn)臺(tái) 光學(xué)平臺(tái) 單色儀

 

 全息照相原理

 

  通過(guò)大學(xué)物理學(xué)的學(xué)習(xí),我們知道,一般情況下,當(dāng)兩束相干光的位相相同時(shí),合成光源的振動(dòng)(相應(yīng)的光強(qiáng))就增強(qiáng),反之,光波的振動(dòng)就減弱。而光的位相是隨位置變化的,因此,光波的振動(dòng)增強(qiáng)和減弱也隨位置而變化。這樣,在兩束光的交疊處就產(chǎn)生強(qiáng)弱相間的干涉條紋。條紋的分布情況反映了合成光波的位相在不同位置的變化情況。因此,利用兩束光的干涉所產(chǎn)生的干涉條紋可以有效地把位相的變化情況記錄下來(lái),全息攝影就是利用光的干涉把景物散射光波以干涉條紋的形式,即把光波的振幅和位相記錄在感光材料上,也就是說(shuō),把物體的全部信息都記錄下來(lái),因而具有獲得立體圖像的許多優(yōu)點(diǎn)。

  全息照相分為兩步。*步利用干涉法拍攝全息圖(全息照片),如圖1(a)所示。從激光器發(fā)出的相干光束,被分束鏡分成兩束光,一束光照明到被攝物體,從物體上反射或散射的物光射到感光膠片上。另一部分光束投射到反射鏡,被反射的光波直接照射到感光膠片上,這束光稱為參考光。物光與參考光在膠片上迭加干涉,產(chǎn)生的干涉圖樣即記錄了物體振幅和位相的全部信息。這張具有干涉圖樣的膠片經(jīng)過(guò)適當(dāng)曝光與沖洗處理后,就是一張全息圖(全息照片)。這一拍攝過(guò)程就是一個(gè)記錄或儲(chǔ)存信息(或波前)的過(guò)程。

  第二步是利用衍射原理進(jìn)行物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。由于全息照片記錄的是兩相干光相互干涉的結(jié)果,因此,與原來(lái)的被攝物體毫無(wú)相似之處。然而,當(dāng)把全息圖放回原處,用相干參考光(此時(shí)稱為再現(xiàn)光束)照明全息圖時(shí),如圖1(b)所示,這張具有干涉圖樣的全息圖宛如一塊復(fù)雜的光柵將發(fā)生衍射,在這些衍射光波中包含著原來(lái)的物光波,觀察者迎著再現(xiàn)光波方向即可觀察到一個(gè)逼真的、立體感很強(qiáng)的物體再現(xiàn)像。這是一個(gè)物光波前再現(xiàn)亦即成像的過(guò)程。不過(guò),如果再現(xiàn)光束和原來(lái)的參考光束同向,得到的物像是虛像。如果用原相干光反向照射全息圖,則得到的物像是實(shí)像。如果不用激光而用白光去照射,由于白光是由多種波長(zhǎng)的光混合而成的,全息照片上的干涉條紋,就要同時(shí)對(duì)各種波長(zhǎng)的光發(fā)生衍射。因而,全息照片上會(huì)出現(xiàn)很多重疊錯(cuò)位的像,使人無(wú)法看清楚。當(dāng)然,如果我們?cè)谌D的拍攝過(guò)程中采用諸如彩虹全息和反射式傅立葉變換全息等記錄技術(shù),則可以獲得白光照明再現(xiàn)原物像的白光全息。

圖1 全息記錄與再現(xiàn)原理
(a)全息圖的記錄光路 (b)全息圖的再現(xiàn)光路與像

   
全息照相的分類

  全息圖的類型可從不同觀點(diǎn)來(lái)分類,根據(jù)討論的需要下面僅從四個(gè)方面加以分類:

  1.按照全息圖復(fù)振幅透過(guò)率系數(shù)(或反射系數(shù))分類

  如果全息圖的振幅透射系數(shù)是一個(gè)實(shí)函數(shù),即 ,則稱這種全息圖為振幅型全息圖;如果全息圖的振幅透射系數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù),即 ,則稱這種全息為混合全息;如果全息圖的振幅透射系數(shù)僅是位相因子 的函數(shù),則稱其為位相全息圖。實(shí)際記錄材料有振幅型、位相型和混合型三種。位相型記錄材料又分為浮雕型和折射型。如果記錄介質(zhì)在曝光和處理以后厚度改變,折射率不變,它被稱為浮雕型;反之,如記錄材料的厚度不變,折射率改變,則稱它為折射型。用全息干版制作的全息圖,在顯影處理以后是振幅全息圖;如果經(jīng)過(guò)漂白處理以后則變?yōu)槲幌嗳D或混合型的全息圖。

  2.按全息圖的結(jié)構(gòu)分類

  全息圖中干涉條紋的結(jié)構(gòu)與參考光的方向和波形密切相關(guān)。以平面參考和物波為例,如圖2所示,物光波和參考波自記錄介質(zhì)的同一側(cè)入射,這樣記錄的全息圖稱為透射全息圖,此時(shí)記錄介質(zhì)中的條紋面接近垂直于表面。當(dāng)物光波和參考光波自兩側(cè)入射到記錄介質(zhì)上時(shí),如圖2所示,在記錄介質(zhì)中條紋面平行于表面,這樣記錄的全息圖稱為反射全息圖。反射全息圖需要用較厚的記錄介質(zhì)才能記錄下多層條紋面。

圖2 透射全息的結(jié)構(gòu)

  3.按參考光波和物光波主光線的方向來(lái)分類

  按照參、物光波主光線的方向分類,則又有同軸和離軸全息圖之分。同軸全息圖在記錄時(shí)物體中心和參考光源位于通過(guò)全息圖中心的同一條直線上[見(jiàn)圖3(a,b)],以球面波型參、物波為例,設(shè)物體為一點(diǎn)光源,參考光波是球面波,其同軸全息圖的干涉條紋是一組同心圓環(huán)或橢圓。離軸透射全息圖在記錄時(shí),物體和參考光與全息圖中心不在同一條直線上[見(jiàn)圖3(c)],它的條紋形狀為回轉(zhuǎn)圓錐曲線的一部分。

圖3 三種全息圖的記錄光路
(a)同軸,光軸垂直于全息圖 (b)同軸,光軸不與全息圖垂直 (c)離軸全息

  4.按物體與感光材料(膠片或干版)、傅立葉透鏡間的位置關(guān)系分類

  全息圖可以分為夫瑯和費(fèi)全息圖和菲涅耳全息圖。設(shè)物面上的坐標(biāo)為 ,物面與全息圖的距離滿足條件: 的則為夫瑯和費(fèi)全息。

  而如果滿足條件為: 的則為菲涅耳全息,如圖1所示。此外根據(jù)有無(wú)透鏡及物體與感光材料(膠片或干版)、傅立葉透鏡的位置關(guān)系等還可分為傅立葉變換全息圖、無(wú)透鏡傅立葉全息圖、像面全息圖、二維全息圖、三維全息圖、二維/三維全息圖等。

 

 



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